DE102020119730B3 - Energy conversion arrangement for converting chemical energy into electrical energy and method for operating an energy conversion arrangement - Google Patents

Energy conversion arrangement for converting chemical energy into electrical energy and method for operating an energy conversion arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiewandelanordnung (1) zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie, mit einer Brennstoffzellenanordnung (3) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem gasförmigen Energieträger, insbesondere Wasserstoff, einer Speichereinrichtung (2) zur Speicherung des Energieträgers unter Hochdruck, mit einem Druckunterschied zu dem Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung (3), einem Energieträgerkreislauf (10) zur Leitung des Energieträgers von der Speichereinrichtung (2) zu der Brennstoffzellenanordnung (3), einem Kühlkreislauf (20) zur Leitung von Kühlfluid über die Brennstoffzellenanordnung (3) zur Kühlung derselben, umfassend eine Kühleinrichtung (22), und einer thermisch getriebenen Kältemaschine (5). Eine effiziente Energiewandelanordnung (1) wird dadurch bereitgestellt, dass die thermisch getriebene Kältemaschine (5) zur Nutzung des Kühlfluids zur Versorgung mit einem treibenden Wärmestrom innerhalb des Kühlkreislaufes (20) angeordnet ist (Fig. 1).The invention relates to an energy conversion arrangement (1) for converting chemical energy into electrical energy, with a fuel cell arrangement (3) for generating electrical energy from a gaseous energy carrier, in particular hydrogen, a storage device (2) for storing the energy carrier under high pressure, with a pressure difference the working pressure of the fuel cell arrangement (3), an energy carrier circuit (10) for conveying the energy carrier from the storage device (2) to the fuel cell arrangement (3), a cooling circuit (20) for conveying cooling fluid via the fuel cell arrangement (3) for cooling the same, comprising a cooling device (22), and a thermally driven refrigeration machine (5). An efficient energy conversion arrangement (1) is provided in that the thermally driven refrigeration machine (5) for using the cooling fluid to supply a driving heat flow is arranged within the cooling circuit (20) (FIG. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiewandelanordnung zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie, mit einer Brennstoffzellenanordnung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem gasförmigen Energieträger, insbesondere Wasserstoff, einer Speichereinrichtung zur Speicherung des Energieträgers unter Hochdruck, mit einem Druckunterschied zu dem Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung, einem Energieträgerkreislauf zur Leitung des Energieträgers von der Speichereinrichtung zu der Brennstoffzellenanordnung, einem Kühlkreislauf zur Leitung von Kühlfluid über die Brennstoffzellenanordnung zur Kühlung derselben, umfassend eine Kühleinrichtung, und einer thermisch getriebenen Kältemaschine, die zur Nutzung des Kühlfluids zur Versorgung mit einem treibenden Wärmestrom innerhalb des Kühlkreislaufs angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Energiewandelanordnung.The invention relates to an energy conversion arrangement for converting chemical energy into electrical energy, with a fuel cell arrangement for generating electrical energy from a gaseous energy carrier, in particular hydrogen, a storage device for storing the energy carrier under high pressure, with a pressure difference to the working pressure of the fuel cell arrangement, an energy carrier circuit for the line of the energy carrier from the storage device to the fuel cell arrangement, a cooling circuit for conducting cooling fluid via the fuel cell arrangement for cooling the same, comprising a cooling device, and a thermally driven refrigeration machine which is arranged to use the cooling fluid to supply a driving heat flow within the cooling circuit. The invention also relates to a method for operating an energy conversion arrangement.

Bei flüssiggekühlten Brennstoffzellenanordnungen, wie sie z. B. in mobilen Anwendungen zum Einsatz kommen, wird der größere Teil der im Betrieb erzeugten Abwärme über einen externen Kühlkreislauf abgeführt. Dabei werden Temperaturen in dem Kühlkreislauf von beispielsweise 60 °C bis 70 °C erreicht. In den Wintermonaten kann diese Wärmeleistung z. B. zum Heizen einer Fahrzeugkabine verwendet werden. Wenn kein Heizbedarf vorhanden ist, wird die entstehende Abwärme derzeit in der Regel unter Aufwand zusätzlicher Energie an die Umgebung abgegeben und ist nicht nutzbar.In liquid-cooled fuel cell assemblies, as they are, for. B. are used in mobile applications, the greater part of the waste heat generated during operation is dissipated via an external cooling circuit. Temperatures of 60 ° C. to 70 ° C., for example, are reached in the cooling circuit. In the winter months, this heat output can z. B. used to heat a vehicle cabin. If there is no heating requirement, the resulting waste heat is usually given off to the environment with additional energy and cannot be used.

Eine derartige Energiewandelanordnung mit einer Brennstoffzellenanordnung, einer Speichereinrichtung für den Energieträger, Leitungen für den Energieträgerkreislauf, einem Kühlmittelkreislauf der Brennstoffzellenanordnung sowie einem Kältekreislauf, über den Wärme des Kühlkreislaufs abgeführt werden kann, ist in der DE 10 2010 032 886 A1 gezeigt.Such an energy conversion arrangement with a fuel cell arrangement, a storage device for the energy carrier, lines for the energy carrier circuit, a coolant circuit of the fuel cell arrangement and a cooling circuit via which heat from the cooling circuit can be dissipated is shown in FIG DE 10 2010 032 886 A1 shown.

Eine Möglichkeit, mittels einer Brennstoffzellenanordnung erzeugte Abwärme zu nutzen, ist in der DE 10 2010 032 886 A1 angegeben. Dabei umfasst ein elektrisches Energieversorgungssystem neben einer Brennstoffzelle eine Adsorptionskältemaschine, die mittels Abwärme aus dem Bereich der Zufuhr und/oder Abfuhr von Medien zu/von der Brennstoffzelle als Wärmequelle betrieben wird. Die Temperaturen der genutzten Medien liegen dabei typischerweise zwischen 150 °C und 250 °C. Abwärmeströme mit geringeren Temperaturniveaus werden dabei nicht genutzt.One possibility of using waste heat generated by means of a fuel cell arrangement is in the DE 10 2010 032 886 A1 specified. In addition to a fuel cell, an electrical energy supply system includes an adsorption refrigerator, which is operated as a heat source by means of waste heat from the area of supply and / or removal of media to / from the fuel cell. The temperatures of the media used are typically between 150 ° C and 250 ° C. Waste heat flows with lower temperature levels are not used.

Die DE 10 2014 207 597 A1 zeigt ebenfalls eine Energiewandelanordnung mit einer Brennstoffzellenanordnung. Dabei wird die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung über eine Wärmeübertragungsvorrichtung in einen Fahrgastraum weitergeleitet.the DE 10 2014 207 597 A1 also shows an energy conversion arrangement with a fuel cell arrangement. The waste heat from the fuel cell arrangement is passed on to a passenger compartment via a heat transfer device.

Eine weitere Energiewandelanordnung mit Brennstoffzellenanordnung ist in der DE 602 04 976 T2 gezeigt. Weitere Energiewandelanordnungen mit Brennstoffzellenanordnung gehen aus der EP 1 264 715 A2 und der DE 10 2015 006 944 B3 hervor.Another energy conversion arrangement with a fuel cell arrangement is shown in FIG DE 602 04 976 T2 shown. Further energy conversion arrangements with fuel cell arrangements go from the EP 1 264 715 A2 and the DE 10 2015 006 944 B3 emerged.

In der DE 10 2016 122 252 A1 wird Abwärme einer Brennstoffzelle unter Verwendung einer Wärmepumpe umfassend einen Verdampfer, einen Kondensator, einen Kompressor und ein Expansionsventil genutzt.In the DE 10 2016 122 252 A1 For example, waste heat from a fuel cell is used using a heat pump comprising an evaporator, a condenser, a compressor and an expansion valve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch verbesserte Nutzbarkeit von Abwärme effizientere Energiewandelanordnung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen.The invention is based on the object of providing an energy conversion arrangement and a corresponding method that are more efficient due to the improved usability of waste heat.

Die Aufgabe wird für die Energiewandelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bei der Energiewandelanordnung ist vorgesehen, dass die thermisch getriebene Kältemaschine, insbesondere die Adsorptionskältemaschine, zur Nutzung des Kühlfluids zur Versorgung mit einem treibenden Wärmestrom innerhalb des Kühlkreislaufes angeordnet ist. Auf diese Weise kann die durch das Kühlfluid abgeführte Abwärme, die einen großen Teil der mittels der Brennstoffzellenanordnung erzeugten Abwärme darstellt, einer weiteren Nutzung zugeführt werden, was der Gesamteffizienz der Energiewandelanordnung zugutekommt. Die mittels der thermisch getriebenen Kältemaschine erzeugte Kälte kann insbesondere einer Kühlumgebung, z. B. einer Fahrzeugkabine, zugeführt werden.The object is achieved for the energy conversion arrangement with the features of claim 1 and for the method with the features of claim 15. In the energy conversion arrangement, it is provided that the thermally driven refrigeration machine, in particular the adsorption refrigeration machine, is arranged within the cooling circuit to use the cooling fluid to supply a driving heat flow. In this way, the waste heat removed by the cooling fluid, which represents a large part of the waste heat generated by means of the fuel cell arrangement, can be supplied for further use, which benefits the overall efficiency of the energy conversion arrangement. The cold generated by the thermally driven refrigeration machine can in particular be a cooling environment, e.g. B. a vehicle cabin, are supplied.

Dabei ist besonders effizienzsteigernd vorgesehen, dass innerhalb des Kühlkreislaufes zwischen der Brennstoffzellenanordnung (bzgl. deren Kühlfluid-Austrittsseite) und der thermisch getriebenen Kältemaschine eine Einrichtung zur Temperaturerhöhung des Kühlfluids angeordnet ist. Die Temperaturerhöhung des Kühlfluids nach Durchströmen der Einrichtung zur Temperaturerhöhung kann beispielsweise zwischen 5 K und 50 K, insbesondere zwischen 10 K und 30 K betragen. Durch die Temperaturerhöhung kann der Wirkungsgrad der thermisch getriebenen Kältemaschine deutlich erhöht und so die Abwärme des Brennstoffzellensystems effizienter ausgenutzt werden.In this case, it is provided, in a particularly efficiency-increasing manner, that a device for increasing the temperature of the cooling fluid is arranged within the cooling circuit between the fuel cell arrangement (with regard to its cooling fluid outlet side) and the thermally driven refrigerating machine. The temperature increase of the cooling fluid after flowing through the device for increasing the temperature can be between 5 K and 50 K, in particular between 10 K and 30 K, for example. By increasing the temperature, the efficiency of the thermally driven refrigeration machine can be increased significantly and the waste heat from the fuel cell system can be used more efficiently.

Besonders effizient wird dabei die Temperaturerhöhung dadurch erreicht, dass die Einrichtung zur Temperaturerhöhung strömungstechnisch in dem Energieträgerkreislauf angeordnet ist und (dabei)/oder unter Ausnutzung des Druckunterschieds betreibbar ist, wobei die Druckenergie zwischen der Speichereinrichtung und der Brennstoffzellenanordnung genutzt wird. Durch die Nutzung des Druckgefälles zum Betreiben der Einrichtung kann z. B. auf eine Verbrennung von Energieträger, insbesondere Wasserstoff, zur Temperaturerhöhung verzichtet werden. Hingegen kann vorteilhaft die Druckenergie des in der Speichereinrichtung gespeicherten Energieträgers, insbesondere Wasserstoffs, die gemäß dem Stand der Technik in der Regel über eine Drossel an die Umgebung abgegeben wird, verwendet werden, um den Wirkungsgrad der thermisch getriebenen Kältemaschine zu steigern.The temperature increase is achieved particularly efficiently in that the device for increasing the temperature is fluidly arranged in the energy carrier circuit and (in this case) / or can be operated using the pressure difference, the pressure energy between the Storage device and the fuel cell arrangement is used. By using the pressure gradient to operate the facility, z. B. on a combustion of energy sources, in particular hydrogen, to increase the temperature can be dispensed with. On the other hand, the pressure energy of the energy carrier stored in the storage device, in particular hydrogen, which according to the prior art is usually released to the environment via a throttle, can advantageously be used to increase the efficiency of the thermally driven refrigeration machine.

Die Einrichtung zur Temperaturerhöhung umfasst zumindest einen ersten Reaktor mit einem Reaktionsmaterial, in welchem in einem Absorptionsbetrieb unter Ablauf einer (reversiblen) thermo-chemischen Gas-Feststoffreaktion innerhalb eines Reaktionssystems umfassend Energieträger und das Reaktionsmaterial Wärme zur Abgabe an das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist, wobei Energieträger in dem Reaktionsmaterial absorbiert wird, wobei der erste Reaktor in dem Kühlkreislauf strömungstechnisch stromauf der thermisch getriebenen Kältemaschine angeordnet (bzw. eingekoppelt) ist. Somit ist die Einrichtung zur Temperaturerhöhung basierend auf dem Prinzip der reversiblen thermochemischen Gas-Feststoff-Reaktion ausgebildet. Dabei wird in einem Reak-tionssystem, gebildet aus einem Gas, vorliegend Energieträger (insbesondere Wasserstoff) und einem Reaktionsmaterial in Form eines Feststoffes (z. B. ein Metall (in einer ersten Form) bzw. Metallhydrid (in einer zweiten Form)) Wärme freigesetzt, wobei in einer Absorptionsreaktion des Gases in dem Reaktionsmaterial eine chemische Umwandlung des Reaktionsmaterials von einer ersten Form (z. B. einem Metall) in die zweite Form (z. B. ein Metallhydrid) erfolgt. In der umgekehrten Desorptionsreaktion des Gases von dem Reaktionsmaterial erfolgt die chemische Rückumwandlung des Reaktionsmaterials in die erste Form unter Wärmeaufnahme bzw. Kältefreisetzung. Das Prinzip der reversiblen thermochemischen Gas-Feststoff-Reaktion ist in der Veröffentlichung „Linder M, Kulenovic R, An energyefficient air-conditioning system for hydrogen driven cars, Int. J Hydrogen Energy 2011, 36: 3215-3221“ im Zusammenhang mit einem Versuchsaufbau zu Untersuchungen zur Kälteerzeugung zum Einsatz in einem offenen System angegeben. The device for increasing the temperature comprises at least one first reactor with a reaction material in which, in an absorption mode, a (reversible) thermo-chemical gas-solid reaction within a reaction system comprising energy carriers and the reaction material heat can be generated or generated for release to the cooling fluid, wherein the energy carrier is absorbed in the reaction material, the first reactor in the cooling circuit being fluidically arranged (or coupled) upstream of the thermally driven refrigeration machine. The device for increasing the temperature is thus designed based on the principle of the reversible thermochemical gas-solid reaction. In this case, heat is generated in a reaction system, formed from a gas, in the present case an energy carrier (in particular hydrogen) and a reaction material in the form of a solid (e.g. a metal (in a first form) or metal hydride (in a second form)) released, wherein in an absorption reaction of the gas in the reaction material, a chemical conversion of the reaction material from a first form (e.g. a metal) to the second form (e.g. a metal hydride) takes place. In the reverse desorption reaction of the gas from the reaction material, the chemical conversion of the reaction material back into the first form takes place with the absorption of heat or the release of cold. The principle of the reversible thermochemical gas-solid reaction is described in the publication “Linder M, Kulenovic R, An energyefficient air-conditioning system for hydrogen driven cars, Int. J Hydrogen Energy 2011, 36: 3215-3221 “in connection with an experimental setup for investigations into refrigeration for use in an open system.

Eine vorteilhaft kontinuierliche Wärmeerzeugung ist erreichbar, wenn die Einrichtung zur Temperaturerhöhung zumindest einen zweiten Reaktor mit einem Reaktionsmaterial (vorzugsweise in gleicher Art und Menge wie in dem ersten Reaktor) umfasst, in welchem wechselweise zu dem ersten Reaktor in dem Absorptionsbetrieb Wärme zur Übertragung an das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist, wobei der zweite Reaktor (während des Absorptionsbetriebs) in dem Kühlkreislauf strömungstechnisch stromauf der thermisch getriebenen Kältemaschine angeordnet (bzw. eingekoppelt) ist. Vorzugsweise wird dabei der jeweils andere Reaktor in einem Desorptionsbestrieb regeneriert, wobei er vorteilhaft zur Kühlung des Kühlfluids beitragen kann.An advantageously continuous generation of heat can be achieved if the device for increasing the temperature comprises at least one second reactor with a reaction material (preferably in the same type and amount as in the first reactor) in which alternately to the first reactor in the absorption mode heat for transferring to the cooling fluid can be generated or generated, wherein the second reactor (during the absorption operation) in the cooling circuit is fluidically arranged (or coupled) upstream of the thermally driven refrigeration machine. The respective other reactor is preferably regenerated in a desorption operation, in which case it can advantageously contribute to cooling the cooling fluid.

Eine besonders effiziente Energiewandelanordnung ergibt sich, wenn in einem Halbzyklus einer der Reaktoren im Absorptionsbetrieb betreibbar bzw. betrieben ist, wobei Energieträger aus der Speichereinrichtung zur Absorption in den jeweiligen Reaktor leitbar bzw. geleitet ist, und der jeweils andere Reaktor in dem Kühlkreislauf stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine angeordnet ist und in einem Desorptionsbetrieb betreibbar bzw. betrieben ist, wobei unter Ablauf der umgekehrten thermochemischen Gas-Feststoffreaktion innerhalb des Reaktionssystems Kälte zur Übertragung auf das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist (d. h. diesem unter Kühlung Wärme entzogen wird), wobei Energieträger von dem Reaktionsmaterial unter Wärmeaufnahme desorbiert und an die Brennstoffzellenanordnung geleitet wird und dass nach einer Halbzykluszeit in einem Umschaltvorgang die Strömungsverbindungen (insbesondere mittels Umschaltung entsprechend ausgebildeter Ventilmittel) des Energieträgers und/oder des Kühlfluids umschaltbar bzw. umgeschaltet sind und anschließend in dem anderen Halbzyklus die jeweils anderen Reaktoren im Absorptionsbetrieb und im Desorptionsbetrieb betreibbar bzw. betrieben sind. Dabei wird insbesondere die Strömungsrichtung des Kühlfluids derart umgeschaltet, dass der jeweils im Absortionsbetrieb befindliche Reaktor stromauf der thermisch getriebenen Kältemaschine und der jeweils im Desorptionsbetrieb befindliche Reaktor stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine äußerst effizient in das Gesamtsystem (d. h. die Energiewandelanordnung) eingebundene Einrichtung zur Temperaturerhöhung bereitgestellt, die neben der Erwärmung des Kühlfluids auch zu dessen Kühlung, vor Eintritt in die Brennstoffzellenanordnung, beitragen kann.A particularly efficient energy conversion arrangement results when one of the reactors can be operated or operated in absorption mode in a half cycle, with energy carriers being guided or directed from the storage device for absorption into the respective reactor, and the respective other reactor in the cooling circuit downstream of the thermal driven refrigeration machine is arranged and can be operated or operated in a desorption mode, with the reversed thermochemical gas-solid reaction within the reaction system being able to generate or generate cold for transfer to the cooling fluid (ie heat is removed from it with cooling), with energy carriers from the reaction material is desorbed with heat absorption and passed to the fuel cell arrangement and that after a half cycle time in a switching process the flow connections (in particular by switching appropriately designed valve means) of the energy source and / or the cooler Oil fluids are switchable or switched over and then in the other half cycle the respective other reactors can be operated or operated in absorption mode and in desorption mode. In particular, the direction of flow of the cooling fluid is switched in such a way that the reactor in absorption mode is arranged upstream of the thermally driven refrigeration machine and the reactor in desorption mode is arranged downstream of the thermally driven refrigeration machine. In this way, a device for increasing the temperature which is integrated extremely efficiently into the overall system (i.e. the energy conversion arrangement) is provided which, in addition to heating the cooling fluid, can also contribute to its cooling before it enters the fuel cell arrangement.

Insbesondere vorhandene Ventilmittel zur Änderung der Strömungsrichtung des Kühlfluids in dem Kühlkreislauf können zeitversetzt umschaltbar bzw. umgeschaltet sein, wobei insbesondere zunächst Ventilmittel stromauf der Reaktoren und nach einer Umschaltzeit stromab angeordnete Ventilmittel umschaltbar bzw. umgeschaltet sind. Die Umschaltzeit kann z. B. der Durchströmzeit des Kühlfluids ausgehend von dem stromauf angeordneten Ventilmittel bis zu dem stromab angeordneten Ventilmittel entsprechen. Durch die zeitversetzte Umschaltung kann ein Restvolumen an Kühlfluid, welches sich zwischen stromauf- und stromab der Reaktoren angeordneten Ventilmitteln befindet, zunächst abströmen. Dadurch wird verhindert, dass ein Restvolumenstrom an kaltem bzw. warmem Kühlfluid jeweils unerwünschter Weise in die umgekehrte Richtung strömt. So kann ein ungestörter Betrieb der Komponenten trotz des Umschaltvorgangs, z. B. der thermisch getriebenen Kältemaschine, gewährleistet werden. Während des Umschaltens kann auch der Energieträgerstrom in die bzw. aus den Reaktoren unterbrochen werden und z. B. die Brennstoffzellenanordnung über einen Bypassabschnitt mit Energieträger versorgt werden.In particular, existing valve means for changing the direction of flow of the cooling fluid in the cooling circuit can be switched or switched over with a time delay, in particular valve means upstream of the reactors and, after a switching time, valve means arranged downstream being switchable or switched over. The switching time can e.g. B. correspond to the flow time of the cooling fluid starting from the valve means arranged upstream to the valve means arranged downstream. As a result of the time-shifted switchover, a residual volume of cooling fluid, which is located between valve means arranged upstream and downstream of the reactors, can initially flow out. This prevents a residual volume flow of cold or warm cooling fluid from being undesirable Way flows in the opposite direction. So an undisturbed operation of the components despite the switching process, z. B. the thermally driven refrigeration machine can be guaranteed. During the switchover, the energy carrier flow into or out of the reactors can also be interrupted and z. B. the fuel cell arrangement can be supplied with energy via a bypass section.

In einer besonders bevorzugten Ausbildungsvariante sind insbesondere mittels einer Steuereinrichtung in dem Absorptionsbetrieb ein hoher Betriebsdruck, höher als der niedrige Betriebsdruck, z. B. mehr als 35 bar, jedoch geringer als der Druck innerhalb der Speichereinrichtung, und in dem Desorptionsbetrieb ein diesem gegenüber niedriger Betriebsdruck, z. B. 5 bar oder geringer, jedoch höher als der Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung, in dem bzw. den Reaktor/en einstellbar bzw. eingestellt. Durch die Einstellbarkeit (Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit) des Druckniveaus lässt sich eine bedarfsoptimierte und genaue Temperatursteuerung in Zusammenhang mit der während des Absorptionsbetriebs bzw. Desorptionsbetriebs erzeugten bzw. aufgenommenen Wärme erreichen. Denn bei dem Prinzip der thermochemischen Gas-Feststoff-Reaktion ist das Temperaturniveau in einer materialspezifischen Gleichgewichtscharakteristik an das an dem Reaktionsmaterial anliegende Druckniveau gekoppelt.In a particularly preferred embodiment, a high operating pressure, higher than the low operating pressure, e.g. B. more than 35 bar, but less than the pressure within the storage device, and in the desorption operation a lower operating pressure than this, z. B. 5 bar or less, but higher than the working pressure of the fuel cell arrangement, adjustable or set in the reactor (s). The adjustability (controllability or controllability) of the pressure level makes it possible to achieve a demand-optimized and precise temperature control in connection with the heat generated or absorbed during the absorption operation or desorption operation. Because in the principle of the thermochemical gas-solid reaction, the temperature level is coupled to the pressure level applied to the reaction material in a material-specific equilibrium characteristic.

Vorzugsweise sind/ist der jeweilige Betriebsdruck in dem/den Reaktor/en und/oder die Energieträger-Massenströme zu bzw. von dem/den Reaktor/en in Abhängigkeit von Randbedingungen, insbesondere zur Einhaltung einer erforderlichen Temperatur des Kühlfluids zum Eintritt in die thermisch getriebene Kältemaschine und/oder einer erforderlichen thermischen Leistung, einstellbar bzw. eingestellt. Auf diese Weise lässt sich die Leistung der Einrichtung zur Temperaturerhöhung bedarfsgerecht einstellen und so insbesondere an die Leistung der Brennstoffzellenanordnung anpassen. Vorteilhafterweise besteht sowohl bei der Wärmeerzeugung innerhalb des Absorptionsbetriebs als auch bei der Erzeugung der Abwärme innerhalb der Brennstoffzellenanordnung (gekoppelt an deren Leistung) eine ähnliche, nämlich lineare Abhängigkeit von dem Bedarf an Energieträger, so dass sich die Art der Wärmeerzeugung und elektrischer Energieerzeugung vorteilhaft ergänzen.The respective operating pressure in the reactor (s) and / or the energy carrier mass flows to or from the reactor (s) are / is preferably depending on boundary conditions, in particular to maintain a required temperature of the cooling fluid for entry into the thermally driven Refrigeration machine and / or a required thermal power, adjustable or set. In this way, the output of the device for increasing the temperature can be adjusted as required and thus in particular adapted to the output of the fuel cell arrangement. Advantageously, there is a similar, namely linear, dependency on the demand for energy carriers both in the case of heat generation within the absorption mode and in the generation of waste heat within the fuel cell arrangement (coupled to its output), so that the type of heat generation and electrical energy generation advantageously complement each other.

Für eine flexible und/oder optimierte Betriebsweise umfasst der Energieträgerkreislauf einen Bypassabschnitt, mittels dessen die Einrichtung zur Temperaturerhöhung zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom des Energieträgers umströmbar bzw. umströmt ist. So kann insbesondere in dem Falle, dass kein Kühlbedarf besteht und die thermisch getriebene Kältemaschine nicht betrieben wird, die Einrichtung zur Temperaturerhöhung strömungstechnisch aus dem Energieträgerkreislauf abgekoppelt werden. Auch kann die Brennstoffzellenanordnung über den Bedarf der Einrichtung zur Temperaturerhöhung an Energieträger hinaus mit Energieträger versorgt werden.For a flexible and / or optimized mode of operation, the energy carrier circuit comprises a bypass section, by means of which the device for increasing the temperature can at least temporarily have at least a partial flow of the energy carrier flowing around it. In particular, in the event that there is no need for cooling and the thermally driven refrigeration machine is not being operated, the device for increasing the temperature can be fluidically decoupled from the energy carrier circuit. The fuel cell arrangement can also be supplied with energy carriers beyond the energy carrier requirement of the device for increasing the temperature.

Ebenfalls einer flexiblen und/oder optimierten Betriebsweise ist es zuträglich, wenn der Kühlkreislauf einen Bypassabschnitt umfasst, mittels dessen die Einrichtung zur Temperaturerhöhung und/oder die thermisch getriebene Kältemaschine zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom des Kühlfluids über einen Bypassabschnitt umströmbar bzw. umströmt ist. So kann einerseits in dem Falle, dass kein Kühlbedarf besteht, die thermisch getriebene Kältemaschine und/oder die Einrichtung zur Temperaturerhöhung aus dem Kühlkreislauf strömungstechnisch abgekoppelt werden, sodass lediglich die Kühleinrichtung und die Brennstoffzellenanordnung als wesentliche Komponenten der Energiewandelanordnung von Kühlfluid durchströmt werden. Zudem kann vorteilhaft der Massenstrom an Kühlfluid bzw. dessen Aufteilung, hinsichtlich einer Temperatur in dem Kühlkreislauf gesteuert bzw. geregelt werden.It is also conducive to a flexible and / or optimized mode of operation if the cooling circuit comprises a bypass section, by means of which the device for increasing the temperature and / or the thermally driven refrigeration machine can at least temporarily have at least a partial flow of the cooling fluid flow around or around it via a bypass section. On the one hand, in the event that there is no need for cooling, the thermally driven refrigeration machine and / or the device for increasing the temperature can be fluidically decoupled from the cooling circuit, so that only the cooling device and the fuel cell arrangement, as essential components of the energy conversion arrangement, are flowed through by cooling fluid. In addition, the mass flow of cooling fluid or its distribution can advantageously be controlled or regulated with regard to a temperature in the cooling circuit.

Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Massenstrom des Kühlfluids (mittels der Steuereinrichtung und/oder des Bypassabschnittes umfassend ein entsprechend ausgebildetes Ventilmittel) derart steuerbar bzw. regelbar ist, dass eine Temperatur des Kühlfluids stromab der Brennstoffzellenanordnung und stromauf der Einrichtung zur Temperaturerhöhung zumindest im Wesentlichen (z. B. abgesehen von (kurzzeitigen) technisch bedingten Schwankungen) konstant ist, auch bei sich änderndem Lastpunkt der Brennstoffzelle. Vorzugsweise orientiert sich die eingestellte Temperatur dabei an der maximalen möglichen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle, so dass diese gerade nicht überschritten wird. Beispielsweise wird die Temperatur so eingestellt, dass diese z. B. bis zu 10 K oder bis zu 5 K unterhalb der maximalen Temperatur für einen sicheren Betrieb der Brennstoffzelle liegt. Auf diese Weise werden vorteilhaft konstante, insbesondere hinsichtlich einer hohen Eintrittstemperatur für die thermisch getriebene Kältemaschine günstige Randbedingungen bereitgestellt, die die Effizienz der thermisch getriebenen Kältemaschine erhöhen.In particular in this context it is advantageous if the mass flow of the cooling fluid (by means of the control device and / or the bypass section comprising a correspondingly designed valve means) can be controlled or regulated in such a way that a temperature of the cooling fluid downstream of the fuel cell arrangement and upstream of the device for increasing the temperature is at least is essentially constant (e.g. apart from (short-term) technical-related fluctuations), even when the load point of the fuel cell changes. The set temperature is preferably based on the maximum possible operating temperature of the fuel cell so that it is not exceeded. For example, the temperature is set so that this z. B. up to 10 K or up to 5 K below the maximum temperature for safe operation of the fuel cell. In this way, advantageously constant, in particular with regard to a high inlet temperature favorable boundary conditions for the thermally driven refrigerating machine, are provided which increase the efficiency of the thermally driven refrigerating machine.

In einer bevorzugten Ausbildungsvariante umfasst das Reaktionsmaterial einen Feststoff (insbesondere in Form eines Schüttguts und/oder von Presskörpern) aufweisend ein Metallhydrid, insbesondere eine Titan-Mangan-Legierung, und/oder ist der Energieträger durch Wasserstoff gebildet. Die genaue Art des Reaktionsmaterials wird insbesondere in Zusammenhang mit den geforderten Druck- und Temperaturrandbedingungen für den Betrieb der Einrichtung zur Temperaturerhöhung ausgewählt.In a preferred embodiment, the reaction material comprises a solid (in particular in the form of a bulk material and / or compacts) having a metal hydride, in particular a titanium-manganese alloy, and / or the energy carrier is formed by hydrogen. The exact type of reaction material is selected in particular in connection with the required pressure and temperature boundary conditions for the operation of the device for increasing the temperature.

Vorzugsweise ist die Kühleinrichtung stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine sowie stromauf oder stromab des im Desorptionsbetrieb befindlichen Reaktors angeordnet.The cooling device is preferably arranged downstream of the thermally driven refrigeration machine and upstream or downstream of the reactor which is in desorption mode.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verfahrens sind in Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Anordnungs- bzw. Vorrichtungsvarianten sinngemäß beschrieben. Zur Durchführung des Verfahrens (unter dessen Steuerung bzw. Regelung) umfasst die dabei verwendete Energiewandelanordnung insbesondere eine entsprechend ausgebildete Steuereinrichtung.Advantageous variant embodiments of the method are described in the same way in connection with the arrangement or device variants described above. To carry out the method (under its control or regulation), the energy conversion arrangement used in this case comprises, in particular, a correspondingly designed control device.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 ein Fließschema mit einer Energiewandelanordnung umfassend eine thermisch getriebene Kältemaschine, die in einem Kühlkreislauf angeordnet ist.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:
  • 1 a flow diagram with an energy conversion arrangement comprising a thermally driven refrigeration machine which is arranged in a cooling circuit.

1 zeigt in einem Fließschema eine Energiewandelanordnung 1 zur Umwandlung von chemischer Energie (in einem, insbesondere gasförmigen, Energieträger gespeicherte Energie) in elektrische Energie mittels einer Brennstoffzellenanordnung 3. Neben der, insbesondere flüssiggekühlten, Brennstoffzellenanordnung 3 umfasst die Energiewandelanordnung 1 eine Speichereinrichtung 2, in der der Energieträger, insbesondere Wasserstoff, unter Hochdruck gespeichert ist. „Hochdruck“ bedeutet, dass in der Speichereinrichtung 2 ein höherer Druck vorliegt als der Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung 3 (der Druck, bei dem die Brennstoffzellenanordnung 3 betrieben wird), wobei der Druck vor der ersten Wasserstoffentnahme beispielsweise bis zu 350 bar oder 700 bar betragen kann. 1 shows in a flow diagram an energy conversion arrangement 1 for converting chemical energy (energy stored in a, in particular gaseous, energy carrier) into electrical energy by means of a fuel cell arrangement 3 . In addition to the, in particular liquid-cooled, fuel cell arrangement 3 includes the energy transition order 1 a storage device 2 , in which the energy carrier, especially hydrogen, is stored under high pressure. “High pressure” means that in the storage facility 2 the pressure is higher than the working pressure of the fuel cell arrangement 3 (the pressure at which the fuel cell assembly 3 operated), the pressure before the first hydrogen withdrawal can be, for example, up to 350 bar or 700 bar.

Ferner ist ein Energieträgerkreislauf 10 vorhanden (durchgezogene Linie), mittels dessen die Speichereinrichtung 2 mit der Brennstoffzellenanordnung 3 zur Versorgung mit dem Energieträger im Betrieb in Strömungsverbindung steht. Zudem weist die Energiewandelanordnung 1 einen Kühlkreislauf 20 auf (gestrichelte Linie), der zur Kühlung der Brennstoffzellenanordnung 3 im Betrieb ein Kühlfluid über die Brennstoffzellenanordnung 3 führt. Zur Einhaltung einer kritischen Betriebstemperatur der Brennstoffzellenanordnung 3 ist in dem Kühlkreislauf 20 eine Kühleinrichtung 22, beispielsweise ein (konventioneller) Fahrzeugkühler, angeordnet.Furthermore, there is an energy carrier cycle 10 present (solid line), by means of which the storage device 2 with the fuel cell assembly 3 is in flow connection to supply with the energy carrier during operation. In addition, the energy conversion order 1 a cooling circuit 20th on (dashed line) for cooling the fuel cell assembly 3 a cooling fluid via the fuel cell assembly during operation 3 leads. To maintain a critical operating temperature of the fuel cell arrangement 3 is in the cooling circuit 20th a cooling device 22nd , for example a (conventional) vehicle radiator, arranged.

Zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs der Energiewandelanordnung 1 ist zudem eine Steuereinrichtung und, soweit erforderlich, Sensorik vorhanden (hier jeweils nicht gezeigt).For controlling and / or regulating the operation of the energy conversion arrangement 1 a control device and, if necessary, sensors are also available (not shown here).

Um beim Betrieb der Brennstoffzellenanordnung 3 anfallende Abwärme energetisch nutzen zu können, umfasst die Energiewandelanordnung 1 zudem eine thermisch getriebene Kältemaschine 4, insbesondere eine Adsorptionskältemaschine. Die thermisch getriebene Kältemaschine 4 ist innerhalb des Kühlkreislaufes 20 angeordnet, so dass sie im Betrieb mit Kühlfluid versorgt bzw. von diesem durchströmt werden kann. Im Betrieb der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 wird in dem Kühlfluid aus der Brennstoffzellenanordnung 3 mitgeführte Wärme genutzt, um Kälte zu erzeugen. Dabei dient der mittels des Kühlfluids transportierte Wärmestrom als treibende Kraft für den Adsorptionskälteprozess (unter physikalischer An- bzw. Einlagerung eines Kältemittels), wobei ein thermischer Verdichter der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 betrieben wird, mit Desorption des Kältemittels der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 unter Wärmeaufnahme aus dem Kühlfluid. Der auf diese Weise erzeugte Kältestrom dient zur Kühlung einer Kühlumgebung 5, bei der es sich z. B. um einen Raum, insbesondere um eine Fahrzeugkabine, handeln kann.To when operating the fuel cell arrangement 3 Being able to use waste heat for energy is part of the energy transition arrangement 1 also a thermally driven refrigeration machine 4th , especially an adsorption chiller. The thermally driven chiller 4th is within the cooling circuit 20th arranged so that it can be supplied with cooling fluid during operation or can be flowed through by this. During operation of the thermally driven refrigeration machine 4th becomes in the cooling fluid from the fuel cell assembly 3 entrained heat is used to generate cold. The heat flow transported by means of the cooling fluid serves as the driving force for the adsorption cooling process (with physical accumulation or storage of a refrigerant), with a thermal compressor of the thermally driven refrigeration machine 4th is operated, with desorption of the refrigerant of the thermally driven refrigeration machine 4th while absorbing heat from the cooling fluid. The cold flow generated in this way is used to cool a cooling environment 5 , which is z. B. can be a room, in particular a vehicle cabin.

Für einen möglichst effizienten Betrieb der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 ist dieser in dem Kühlkreislauf 20 eine Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 des Kühlfluids strömungstechnisch vorgeschaltet. Auf diese Weise kann die Temperatur des Kühlfluids stromab der Brennstoffzellenanordnung 3 von einer Temperatur T1 von beispielsweise etwa 65 °C, 70 °C oder 75 °C auf ein höheres Temperaturniveau mit einer Temperatur T2 angehoben werden, beispielsweise um 10 K bis 30 K. So kann der Wirkungsgrad der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 erhöht und die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 3 effizienter genutzt werden.For the most efficient operation of the thermally driven refrigeration machine 4th is this in the cooling circuit 20th a device for increasing the temperature 13th upstream of the cooling fluid in terms of flow. In this way, the temperature of the cooling fluid downstream of the fuel cell arrangement 3 of a temperature T1 for example about 65 ° C, 70 ° C or 75 ° C to a higher temperature level with a temperature T2 can be increased, for example by 10 K to 30 K. This allows the efficiency of the thermally driven refrigeration machine 4th increased and the waste heat of the fuel cell assembly 3 be used more efficiently.

Die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 ist vorliegend vorteilhaft, neben dem Kühlkreislauf 20, in den Energieträgerkreislauf 10 eingekoppelt, wobei Druckenergie zwischen der Speichereinrichtung 2 und der Brennstoffzellenanordnung 3 für den Betrieb genutzt wird. Somit kann die Druckenergie des in der Speichereinrichtung 2 gespeicherten Energieträgers, welcher im Stand der Technik z. B. über eine Drossel an die Umgebung abgegeben wird, verwendet werden, um den Wirkungsgrad der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 zu steigern. Die Druckenergie wird hierbei auf besonders effiziente Weise genutzt, indem die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 basierend auf dem Prinzip der reversiblen thermochemischen Gas-Feststoff-Reaktion ausgebildet ist. Dabei wird in einem Reaktionssystem gebildet aus einem Gas und einem Reaktionsmaterial in Form eines Feststoffes (z. B. ein Metall (in einer ersten Form) bzw. Metallhydrid (in einer zweiten Form)) durch eine Absorptionsreaktion des Gases in dem Reaktionsmaterial unter chemischer Umwandlung des Reaktionsmaterials von der ersten Form in die zweite Form Wärme freigesetzt. In der umgekehrten Desorptionsreaktion des Gases von dem Reaktionsmaterial erfolgt die chemische Rückumwandlung des Reaktionsmaterials in die erste Form unter Wärmeaufnahme bzw. Kältefreisetzung.The device for increasing the temperature 13th is advantageous here, in addition to the cooling circuit 20th , in the energy carrier cycle 10 coupled, with pressure energy between the storage device 2 and the fuel cell assembly 3 is used for operation. Thus, the pressure energy in the storage device 2 stored energy source, which in the prior art z. B. is released to the environment via a throttle, can be used to increase the efficiency of the thermally driven refrigeration machine 4th to increase. The pressure energy is used here in a particularly efficient manner by the device for increasing the temperature 13th is based on the principle of the reversible thermochemical gas-solid reaction. It is formed in a reaction system from a gas and a reaction material in the form of a solid (e.g. a metal (in a first form) or metal hydride (in a second form)) by an absorption reaction of the gas in the reaction material with chemical conversion of the reaction material from the first mold to the second mold releases heat. In the reverse desorption reaction of the gas from that Reaction material, the chemical conversion of the reaction material back into the first form takes place with the absorption of heat or the release of cold.

Das Prinzip der thermochemischen Gas-Feststoff-Reaktion eignet sich insbesondere insofern zur Verwendung in der Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13, als sowohl die Wärmeerzeugung durch die Absorptionsreaktion in dem Reaktionsmaterial als auch die Abwärme der Brennstoffzellenanordnung 3 linear von dem Bedarf an Energieträger der Brennstoffzellenanordnung 3 abhängen. Bei einer höheren Leistung der Brennstoffzellenanordnung 3 erhöht sich sowohl deren Energieträgerbedarf bzw. benötigter Energieträgermassenstrom als auch der Kühlbedarf bzw. Massenstrom an Kühlfluid. Durch den erhöhten Energieträgermassenstrom kann auch die Leistung der Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 erhöht werden, um wiederum den erhöhten Massenstrom an Kühlfluid zu erwärmen.The principle of the thermochemical gas-solid reaction is particularly suitable for use in the device for increasing the temperature 13th , as both the heat generation by the absorption reaction in the reaction material and the waste heat of the fuel cell assembly 3 linearly from the need for energy carriers of the fuel cell arrangement 3 depend. With a higher output of the fuel cell arrangement 3 increases both their energy carrier requirement or required energy carrier mass flow as well as the cooling requirement or mass flow of cooling fluid. Due to the increased energy carrier mass flow, the performance of the device for increasing the temperature can also be increased 13th be increased in order to in turn heat the increased mass flow of cooling fluid.

Das Reaktionsmaterial, insbesondere gleicher Art und Menge, ist vorliegend beispielhaft in einem ersten Reaktor 14 und in einem zweiten Reaktor 16 angeordnet, die zur kontinuierlichen Wärmeerzeugung wechselweise voneinander in einem Absorptionsbetrieb, unter Ablauf der Absorptionsreaktion, betrieben werden können. Der jeweils andere Reaktor 16, 14 kann unterdessen im Desorptionsbetrieb regeneriert werden, um anschließend erneut zur Wärmeerzeugung zur Verfügung zu stehen. Die Reaktoren 14 und 16 sind jeweils zum Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und dem Reaktionsmaterial ausgebildet.The reaction material, in particular of the same type and amount, is present, for example, in a first reactor 14th and in a second reactor 16 arranged, which can be operated alternately from one another in an absorption operation, with the course of the absorption reaction, for continuous heat generation. The other reactor 16 , 14th can meanwhile be regenerated in desorption mode in order to be available again for heat generation afterwards. The reactors 14th and 16 are each designed for heat exchange between the cooling fluid and the reaction material.

Für den wechselweisen Betrieb umfasst der Kühlkreislauf 20 zudem eine Ventilanordnung (in 1 nicht vollständig gezeigt) sowie Leitungsmittel, mittels deren die strömungstechnische Anordnung der Reaktoren 14, 16 innerhalb des Kühlkreislaufes 20 bezüglich der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 umgeschaltet werden kann. Der jeweils im Absorptionsbetrieb befindliche Reaktor 14 oder 16 ist in dem Kühlkreislauf 20 stromab der Brennstoffzellenanordnung 3 und stromauf der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 angeordnet. Der jeweils andere Reaktor 16 oder 14 ist dann jeweils stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 angeordnet. Auf diese Weise kann vorteilhaft das stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 geringere Temperaturniveau des Kühlfluids (Temperatur T3) zur Regeneration des anderen Reaktors 16 oder 14 genutzt und das Kühlfluid vor Wiedereintritt in die Brennstoffzellenanordnung gekühlt werden.The cooling circuit includes for alternating operation 20th also a valve arrangement (in 1 not shown in full) and conduit means, by means of which the fluidic arrangement of the reactors 14th , 16 within the cooling circuit 20th regarding the thermally driven refrigeration machine 4th can be switched. The reactor currently in absorption mode 14th or 16 is in the cooling circuit 20th downstream of the fuel cell assembly 3 and upstream of the thermally driven chiller 4th arranged. The other reactor 16 or 14th is then in each case downstream of the thermally driven refrigeration machine 4th arranged. In this way, the downstream of the thermally driven refrigeration machine can be advantageous 4th lower temperature level of the cooling fluid (temperature T3 ) to regenerate the other reactor 16 or 14th used and the cooling fluid cooled before re-entry into the fuel cell assembly.

Für eine optimierte Steuerbarkeit des Kühlfluid-Massenstroms, insbesondere hinsichtlich der Leistung der Brennstoffzellenanordnung 3, und des Betriebs der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 umfasst der Kühlkreislauf 20 einen Strömungsabschnitt 206 mit einem Ventilmittel 24 zur Massenstromregelung des Kühlfluids. Der Strömungsabschnitt 206 dient als Bypassabschnitt zwischen dem Vor- und dem Rücklauf des Kühlfluids von der bzw. zu der Brennstoffzellenanordnung 3, mittels dessen die thermisch getriebene Kältemaschine 4 und/oder die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom des Kühlfluids umgangen werden kann.For an optimized controllability of the cooling fluid mass flow, in particular with regard to the performance of the fuel cell arrangement 3 , and the operation of the thermally driven chiller 4th includes the cooling circuit 20th a flow section 206 with a valve means 24 for mass flow control of the cooling fluid. The flow section 206 serves as a bypass section between the flow and return of the cooling fluid from or to the fuel cell arrangement 3 , by means of which the thermally driven chiller 4th and / or the device for increasing the temperature 13th can be bypassed at least temporarily by at least a partial flow of the cooling fluid.

Die Kühleinrichtung 22 ist stromauf der Brennstoffzellenanordnung 3 vorliegend beispielhaft stromab des im Desorptionsbetrieb befindlichen Reaktors 16 oder 14 angeordnet. Möglich ist auch eine Anordnung stromauf des im Desorptionsbetrieb befindlichen Reaktors 16 oder 14.The cooling device 22nd is upstream of the fuel cell assembly 3 in the present example, downstream of the reactor in desorption mode 16 or 14th arranged. An arrangement upstream of the reactor which is in desorption mode is also possible 16 or 14th .

Seitens des Energieträgerkreislaufs 10 sind die Reaktoren 14, 16 derart eingekoppelt, dass der im Absorptionsbetrieb Betrieb befindliche Reaktor 14 oder 16 mit der Speichereinrichtung 2 in Strömungsverbindung steht und mit einem hohen Betriebsdruck, bei oder unterhalb des Drucks der Speichereinrichtung 2, z. B. 35 bar oder höher, von dem Energieträger als Gas des Reaktionssystems beaufschlagt werden kann.On the part of the energy carrier cycle 10 are the reactors 14th , 16 coupled in such a way that the reactor operating in absorption mode 14th or 16 with the storage device 2 is in flow communication and with a high operating pressure, at or below the pressure of the storage device 2 , e.g. B. 35 bar or higher, can be acted upon by the energy carrier as the gas of the reaction system.

Der andere, im Desorptionsbetrieb befindliche Reaktor 16 oder 14 steht mit der Brennstoffzellenanordnung 3 zu deren Versorgung mit dem Energieträger nach Freisetzung des Energieträgers als Gas bei der Desorptionsreaktion in Strömungsverbindung. Dabei kann der andere Reaktor 16 oder 14 mit einem niedrigen Betriebsdruck betrieben werden, niedriger als der hohe Betriebsdruck, jedoch bei oder oberhalb des Arbeitsdrucks der Brennstoffzellenanordnung 3, beispielsweise bei 10 bar oder geringer, vorzugsweise bei 5 bar oder geringer.The other reactor, which is in desorption mode 16 or 14th stands with the fuel cell assembly 3 to supply them with the energy carrier after the energy carrier has been released as a gas during the desorption reaction in flow connection. The other reactor can 16 or 14th be operated at a low operating pressure, lower than the high operating pressure, but at or above the working pressure of the fuel cell arrangement 3 , for example at 10 bar or less, preferably at 5 bar or less.

Zur Umschaltung der strömungstechnischen Anordnung der beiden Reaktoren bezüglich der Speichereinrichtung 2 und der Brennstoffzellenanordnung 3 umfasst der Energieträgerkreislauf eine entsprechend ausgebildete Ventilanordnung 18 mit Ventilmitteln (vorliegend sind beispielhaft Ventilmittel 181, 182 und 183 gezeigt) und entsprechende Leitungsmittel 12.To switch the fluidic arrangement of the two reactors with respect to the storage device 2 and the fuel cell assembly 3 the energy carrier circuit comprises a correspondingly designed valve arrangement 18th with valve means (in the present case, valve means are exemplary 181 , 182 and 183 shown) and corresponding piping 12th .

Für eine möglichst flexible, bedarfsorientierte Steuerbarkeit bzw. Regelbarkeit umfasst der Energieträgerkreislauf 10 einen Strömungsabschnitt 122, der einen Bypassabschnitt bildet. Auf diese Weise ist die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom an Energieträger umströmbar. Innerhalb des Bypassabschnitts ist das Ventilmittel 183 angeordnet, das als Druckminderer dient und den Bereich der Leitungsmittel 12 mit dem hohen Betriebsdruck (dickere Linie) von dem Bereich mit dem niedrigen Betriebsdruck (dünne Linie) trennt. So ist die Leistung der Brennstoffzellenanordnung 3 von der Leistung der Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 entkoppelbar.The energy carrier cycle includes the most flexible, demand-oriented controllability or regulatability as possible 10 a flow section 122 , which forms a bypass section. This is how the device is used to raise the temperature 13th at least temporarily at least a partial flow of energy carriers can flow around them. The valve means is located within the bypass section 183 arranged, which serves as a pressure reducer and the area of the line means 12th with the high operating pressure (thick line) separates from the area with the low operating pressure (thin line). Such is the performance of the Fuel cell assembly 3 on the performance of the device for increasing the temperature 13th can be decoupled.

Bei dem Betrieb der in 1 gezeigten Energiewandelanordnung befindet sich beispielhaft der Reaktor 14 im Absorptionsbetrieb und der Reaktor 16 im Desorptionsbetrieb. In dem Kühlkreislauf 20 strömt das über die Brennstoffzellenanordnung 3 erwärmte Kühlfluid über einen ersten Strömungsabschnitt 201 in den ersten Reaktor 14, wobei es eine Temperatur T1 aufweist. Der Massenstrom an Kühlfluid ist in Abhängigkeit der Leistung der Brennstoffzellenanordnung 3 und/oder der Kühlleistung der Kühleinrichtung 22 vorzugsweise mittels des Strömungsabschnitts 206 und des Ventilmittels 24 so eingestellt (gesteuert bzw. geregelt), dass die Temperatur T1 zumindest im Wesentlichen konstant ist. Insbesondere beträgt die Temperatur T1 nahe dem Maximum, bei welchem ein Betrieb der Brennstoffzellenanordnung möglich ist, beispielsweise maximal 5 K darunter (z. B. etwa 65°C, 70 °C oder 75 °C). So weist das Kühlfluid bereits bei Austritt aus der Brennstoffzellenanordnung 3 ein möglichst hohes Temperaturniveau auf, welches anschließend durch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 weiter gesteigert wird, was dem Wirkungsgrad der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 zugutekommt.When operating the in 1 The energy conversion arrangement shown is the example of the reactor 14th in absorption mode and the reactor 16 in desorption operation. In the cooling circuit 20th this flows over the fuel cell arrangement 3 heated cooling fluid over a first flow section 201 in the first reactor 14th , being there a temperature T1 having. The mass flow of cooling fluid is a function of the performance of the fuel cell arrangement 3 and / or the cooling capacity of the cooling device 22nd preferably by means of the flow section 206 and the valve means 24 set (controlled or regulated) so that the temperature T1 is at least substantially constant. In particular, the temperature is T1 close to the maximum at which operation of the fuel cell arrangement is possible, for example a maximum of 5 K below this (for example about 65 ° C., 70 ° C. or 75 ° C.). Thus, the cooling fluid is already active when it emerges from the fuel cell arrangement 3 as high a temperature level as possible, which is then generated by the device for increasing the temperature 13th is further increased, which increases the efficiency of the thermally driven refrigeration machine 4th benefits.

Innerhalb des Reaktors 14 nimmt das Kühlfluid Wärme auf, sodass es in einem Strömungsabschnitt 202 zwischen dem ersten Reaktor 14 und der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 die Temperatur T2 aufweist. Der erste Reaktor 14 befindet sich dabei zur Wärmeerzeugung im Absorptionsbetrieb. Der Energieträger strömt von der Speichereinrichtung 2 über einen Strömungsabschnitt 121 und das Ventilmittel 181, das auch zur Einstellung des Energieträger-Massenstroms dient, in den ersten Reaktor 14, wo er von dem Reaktionsmaterial aufgenommen wird. An dem ersten Reaktor 14 liegt dabei der hohe Betriebsdruck von z. B. oberhalb von 35 bar an.Inside the reactor 14th the cooling fluid absorbs heat, so that it is in a flow section 202 between the first reactor 14th and the thermally driven chiller 4th the temperature T2 having. The first reactor 14th is in absorption mode to generate heat. The energy carrier flows from the storage device 2 over a flow section 121 and the valve means 181 , which is also used to adjust the energy carrier mass flow, into the first reactor 14th where it is taken up by the reaction material. At the first reactor 14th is the high operating pressure of z. B. above 35 bar.

Die Temperatur T2 liegt beispielsweise zwischen 5 K und 30 K oberhalb der Temperatur T1. Vorzugsweise ist dabei die Temperatur T2 auf einen Auslegungspunkt hin gesteuert bzw. geregelt, der sich z. B. als ein Optimum aus der treibenden Wärme bzw. Enthalpie für die thermisch getriebene Kältemaschine, einem Temperaturniveau zum Eintritt in die thermisch getriebene Kältemaschine 4 und der durch die thermisch getriebene Kältemaschine 4 abgegebenen Kühlleistung (Kühlenthalpie) ergibt. Ein derartiges Optimum ist insbesondere systemspezifisch und kann z. B. mittels Kennfelder der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 ermittelt werden.The temperature T2 is, for example, between 5 K and 30 K above the temperature T1 . The temperature is preferred T2 controlled or regulated on a design point, which z. B. as an optimum from the driving heat or enthalpy for the thermally driven refrigeration machine, a temperature level at the entrance to the thermally driven refrigeration machine 4th and that of the thermally driven refrigeration machine 4th given cooling capacity (cooling enthalpy) results. Such an optimum is particularly system-specific and can, for. B. by means of maps of the thermally driven refrigeration machine 4th be determined.

Innerhalb der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 gibt das Kühlfluid Wärme an den Kälteprozess ab, die insbesondere innerhalb des thermischen Verdichters bzw. als Desorptionsenergie innerhalb der Kältemaschine 4 genutzt werden kann. So dient der mittels des Kühlfluids transportierte Wärmestrom als treibende Kraft für den Adsorptionskälteprozess. Die innerhalb der Kältemaschine 4 erzeugte Kälte wird an eine Kühlumgebung 5 abgegeben, wobei z. B. warme Luft aus der Kühlumgebung 5 in die Kältemaschine 4 aufgenommen, dort gekühlt und als kühle Luft wieder an die Kühlumgebung 5 abgegeben wird (in 1 als Pfeile angedeutet).Inside the thermally driven chiller 4th the cooling fluid gives off heat to the refrigeration process, in particular within the thermal compressor or as desorption energy within the refrigeration machine 4th can be used. The heat flow transported by the cooling fluid serves as the driving force for the adsorption cooling process. The inside of the chiller 4th generated cold is transferred to a cooling environment 5 delivered, with z. B. warm air from the cooling environment 5 into the chiller 4th taken up, cooled there and returned to the cooling environment as cool air 5 is delivered (in 1 indicated as arrows).

Über einen Strömungsabschnitt 203 strömt das nun (z. B. um bis zu 5 K oder bis zu 10 K erwärmte) Kühlfluid mit einer Temperatur T3 in den zweiten Reaktor 16 ein. Der zweite Reaktor 16 befindet sich zur Regeneration im Desorptionsbetrieb, wobei dem Kühlfluid Wärme unter Freisetzung von Energieträger entzogen wird. An dem zweiten Reaktor 16 liegt dabei der niedrige Betriebsdruck von z. B. unterhalb von 5 bar an. Der freigesetzte Energieträger strömt über das Ventilmittel 182 und Strömungsabschnitte 123 und 124 an die Brennstoffzellenanordnung 3 zu deren Versorgung mit Energieträger. In dem Strömungsabschnitt 124 kann der Massenstrom an Energieträger bei einem erhöhten Leistungsbedarf der Brennstoffzellenanordnung 3 gegenüber dem Massenstrom aus dem Reaktor 16 mittels eines Massenstroms über den Leitungsabschnitt 122 als Bypassabschnitt erhöht werden.Over a flow section 203 the cooling fluid now flows (e.g. heated by up to 5 K or up to 10 K) at one temperature T3 into the second reactor 16 a. The second reactor 16 is in desorption mode for regeneration, with heat being extracted from the cooling fluid, releasing energy sources. At the second reactor 16 is the low operating pressure of z. B. below 5 bar. The released energy carrier flows over the valve means 182 and flow sections 123 and 124 to the fuel cell assembly 3 to supply them with energy sources. In the flow section 124 can be the mass flow of energy carriers with an increased power requirement of the fuel cell arrangement 3 compared to the mass flow from the reactor 16 by means of a mass flow over the line section 122 can be increased as a bypass section.

Das Kühlfluid strömt über einen Strömungsabschnitt 204 bei einer Temperatur T4 in die Kühleinrichtung 22, in der die Temperatur T4 auf eine von der Brennstoffzellenanordnung 3 geforderte Eintrittstemperatur des Kühlfluids (zur Einhaltung der Arbeitstemperatur) abgesenkt wird. Über einen Strömungsabschnitt 205 strömt das Kühlfluid schließlich bei einer Temperatur T5 wieder in die Brennstoffzellenanordnung 3 zu deren Kühlung.The cooling fluid flows over a flow section 204 at one temperature T4 into the cooling device 22nd in which the temperature T4 on one of the fuel cell assembly 3 required inlet temperature of the cooling fluid (to maintain the working temperature) is lowered. Over a flow section 205 the cooling fluid eventually flows at one temperature T5 back into the fuel cell assembly 3 to cool them.

Nach Beendigung der Regeneration in dem zweiten Reaktor 16 werden für den wechselweisen Betrieb die Ventilmittel der Ventilanordnung 18 (Energieträgerkreislauf 10) derart umgeschaltet, dass der Strömungsweg des Energieträgers und/oder die strömungstechnische Anordnung der Reaktoren 14, 16 bezüglich der Speichereinrichtung 2 bzw. der Brennstoffzellenanordnung 3 geändert ist. Der zweite Reaktor 16 ist nun mit der Speichereinrichtung 2 gekoppelt und von der Brennstoffzellenanordnung 3 entkoppelt und wird im Absorptionsbetrieb betrieben, wobei der hohe Betriebsdruck anliegt. Der erste Reaktor ist mit der Brennstoffzellenanordnung 3 gekoppelt und von der Speichereinrichtung 2 entkoppelt und wird zur Regeneration im Desorptionsbetrieb betrieben, wobei der niedrige Betriebsdruck anliegt. Zu diesem Zweck können insbesondere in 1 nicht gezeigte (weitere) Strömungsabschnitte und/oder Ventilmittel vorhanden sein.After completion of the regeneration in the second reactor 16 the valve means of the valve arrangement are used for alternating operation 18th (Energy carrier cycle 10 ) switched in such a way that the flow path of the energy source and / or the fluidic arrangement of the reactors 14th , 16 with respect to the storage device 2 or the fuel cell arrangement 3 is changed. The second reactor 16 is now with the storage device 2 coupled to and from the fuel cell assembly 3 decoupled and is operated in absorption mode, with the high operating pressure being applied. The first reactor is with the fuel cell assembly 3 coupled and from the storage device 2 decoupled and is operated for regeneration in desorption mode, with the low operating pressure being applied. For this purpose, especially in 1 (further) flow sections and / or valve means (not shown) may be present.

Mit Umschaltung der Ventilmittel der Ventilanordnung 18 werden auch die Ventilmittel einer Ventilanordnung des Kühlkreislaufs 20 (in 1, mit Ventilmittel 24, nur teilweise gezeigt) derart umgeschaltet, dass das durch die Brennstoffzellenanordnung 3 erwärmte Kühlfluid stromauf der Kältemaschine 4 durch den nun im Absorptionsbetrieb befindlichen Reaktor 16 strömt und stromab der Kältemaschine 4 durch den nun im Desorptionsbetrieb befindlichen Reaktor 14. Zu diesem Zweck können in 1 nicht gezeigte (weitere) Strömungsabschnitte und/oder Ventilmittel vorhanden sein.With switching of the valve means of the valve arrangement 18th also become the valve means of a valve arrangement of the cooling circuit 20th (in 1 , with valve means 24 , only partially shown) switched in such a way that the fuel cell arrangement 3 heated cooling fluid upstream of the refrigeration machine 4th through the reactor, which is now in absorption mode 16 flows and downstream of the chiller 4th through the reactor, which is now in desorption mode 14th . For this purpose, in 1 (further) flow sections and / or valve means (not shown) may be present.

Die Umschaltung der Ventilmittel innerhalb des Kühlkreislaufes 20 bzw. der Ventilanordnung kann zeitgleich oder auch zeitversetzt erfolgen. Dabei können z. B. zunächst Ventilmittel stromauf der Reaktoren 14, 16 umgeschaltet werden und nach einer Umschaltzeit stromab angeordnete Ventilmittel. Die Umschaltzeit kann z. B. der Durchströmzeit des Kühlfluids ausgehend von dem stromauf angeordneten Ventilmittel bis zu dem stromab angeordneten Ventilmittel entsprechen. Durch die zeitversetzte Umschaltung kann ein Restvolumen an Kühlfluid, welches sich zwischen stromauf- und stromab angeordneten Ventilmitteln befindet, zunächst entsprechend abströmen. Dadurch wird verhindert, dass ein Restvolumenstrom an kaltem bzw. warmem Kühlfluid jeweils in die umgekehrte Richtung strömt. Dabei kann auch der Strom an Energieträger in bzw. aus den Reaktoren 14, 16 unterbrochen werden und z. B. die Brennstoffzellenanordnung 3 über den Strömungsabschnitt 122 mit Energieträger versorgt werden.The switching of the valve means within the cooling circuit 20th or the valve arrangement can take place at the same time or also with a time delay. It can, for. B. initially valve means upstream of the reactors 14th , 16 are switched and valve means arranged downstream after a switching time. The switching time can e.g. B. correspond to the flow time of the cooling fluid starting from the valve means arranged upstream to the valve means arranged downstream. As a result of the time-shifted switchover, a residual volume of cooling fluid, which is located between the valve means arranged upstream and downstream, can initially flow off accordingly. This prevents a residual volume flow of cold or warm cooling fluid from flowing in the opposite direction. The electricity can also be used as an energy source in or out of the reactors 14th , 16 be interrupted and z. B. the fuel cell assembly 3 over the flow section 122 be supplied with energy sources.

In dem Falle, dass kein Kühlbedarf mittels der thermisch getriebenen Kältemaschine 4 besteht, kann die thermisch getriebene Kältemaschine 4 mittels des als Bypassabschnitt fungierenden Strömungsabschnitts 206 aus dem Kühlkreislauf 20 strömungstechnisch abgekoppelt werden. In diesem Falle strömt das Kühlfluid aus der Brennstoffzellenanordnung 3 über den Strömungsabschnitt 206 in die Kühleinrichtung 22 und anschließend wieder in die Brennstoffzellenanordnung 3. Dabei wird zweckmäßigerweise auch die Einrichtung zur Temperaturerhöhung 13 aus dem Energieträgerkreislauf strömungstechnisch abgekoppelt, indem die Ventilmittel 181 und 182 geschlossen werden und der Energieträger über den Strömungsabschnitt 122 und das Ventilmittel 183, zur Druck- und/oder Massenstromregelung, und den Strömungsabschnitt 124 unmittelbar in die Brennstoffzellenanordnung 3 strömt.In the event that there is no need for cooling by means of the thermally driven refrigeration machine 4th exists, the thermally driven chiller 4th by means of the flow section functioning as a bypass section 206 from the cooling circuit 20th are fluidically decoupled. In this case, the cooling fluid flows out of the fuel cell arrangement 3 over the flow section 206 into the cooling device 22nd and then back into the fuel cell assembly 3 . The device for increasing the temperature is also expediently 13th fluidically decoupled from the energy carrier circuit by the valve means 181 and 182 are closed and the energy carrier via the flow section 122 and the valve means 183 , for pressure and / or mass flow control, and the flow section 124 directly into the fuel cell assembly 3 flows.

Claims (12)

Energiewandelanordnung (1) zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie, mit - einer Brennstoffzellenanordnung (3) zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem gasförmigen Energieträger, insbesondere Wasserstoff, - einer Speichereinrichtung (2) zur Speicherung des Energieträgers unter Hochdruck, mit einem Druckunterschied zu dem Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung (3), - einem Energieträgerkreislauf (10) zur Leitung des Energieträgers von der Speichereinrichtung (2) zu der Brennstoffzellenanordnung (3), - einem Kühlkreislauf (20) zur Leitung von Kühlfluid über die Brennstoffzellenanordnung (3) zur Kühlung derselben, umfassend eine Kühleinrichtung (22), und einer thermisch getriebenen Kältemaschine (4), die zur Nutzung des Kühlfluids zur Versorgung mit einem treibenden Wärmestrom innerhalb des Kühlkreislaufes (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kühlkreislaufes (20) zwischen der Brennstoffzellenanordnung (3) und der thermisch getriebenen Kältemaschine (4) eine Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) des Kühlfluids angeordnet ist, welche strömungstechnisch in dem Energieträgerkreislauf (10) angeordnet ist und/oder unter Ausnutzung des Druckunterschieds betreibbar ist, und dass die Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) zumindest einen ersten Reaktor (14) mit einem Reaktionsmaterial umfasst, in welchem in einem Absorptionsbetrieb unter Ablauf einer thermochemischen Gas-Feststoffreaktion innerhalb eines Reaktionssystems umfassend Energieträger und das Reaktionsmaterial Wärme zur Abgabe an das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist, wobei Energieträger in dem Reaktionsmaterial absorbiert wird, wobei der erste Reaktor (14) in dem Kühlkreislauf (20) stromauf der thermisch getriebenen Kältemaschine (5) angeordnet ist.Energy conversion arrangement (1) for converting chemical energy into electrical energy, with - a fuel cell arrangement (3) for generating electrical energy from a gaseous energy carrier, in particular hydrogen, - a storage device (2) for storing the energy carrier under high pressure, with a pressure difference to the working pressure the fuel cell arrangement (3), - an energy carrier circuit (10) for conveying the energy carrier from the storage device (2) to the fuel cell arrangement (3), - a cooling circuit (20) for conveying cooling fluid via the fuel cell arrangement (3) for cooling the same, comprising a cooling device (22), and a thermally driven refrigeration machine (4) which is arranged within the cooling circuit (20) to use the cooling fluid to supply a driving heat flow, characterized in that within the cooling circuit (20) between the fuel cell arrangement (3 ) and the thermally driven Kä lt machine (4) a device for increasing the temperature (13) of the cooling fluid is arranged, which is fluidically arranged in the energy carrier circuit (10) and / or can be operated using the pressure difference, and that the device for increasing the temperature (13) has at least one first reactor ( 14) comprises a reaction material in which in an absorption operation with the course of a thermochemical gas-solid reaction within a reaction system comprising energy carriers and the reaction material heat can be generated or generated for release to the cooling fluid, with energy carriers being absorbed in the reaction material, the first Reactor (14) is arranged in the cooling circuit (20) upstream of the thermally driven refrigeration machine (5). Energiewandelanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) zumindest einen zweiten Reaktor (16) mit einem Reaktionsmaterial umfasst, in welchem wechselweise zu dem ersten Reaktor (14) in dem Absorptionsbetrieb Wärme zur Übertragung an das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist, wobei der zweite Reaktor (16) in dem Kühlkreislauf (20) stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine (4) angeordnet ist.Energy conversion arrangement (1) according to Claim 1 , characterized in that the device for increasing the temperature (13) comprises at least one second reactor (16) with a reaction material in which alternately to the first reactor (14) in the absorption mode, heat for transferring to the cooling fluid can be generated or generated, wherein the second reactor (16) is arranged in the cooling circuit (20) downstream of the thermally driven refrigeration machine (4). Energiewandelanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Halbzyklus einer der Reaktoren (14, 16) im Absorptionsbetrieb betreibbar bzw. betrieben ist, wobei Energieträger aus der Speichereinrichtung (2) zur Absorption in den jeweiligen Reaktor (14, 16) leitbar bzw. geleitet ist, und der jeweils andere Reaktor (16, 14) stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine (5) angeordnet ist und in einem Desorptionsbetrieb betreibbar bzw. betrieben ist, wobei unter Ablauf der umgekehrten thermochemischen Gas-Feststoffreaktion innerhalb des Reaktionssystems Kälte zur Übertragung auf das Kühlfluid erzeugbar bzw. erzeugt ist, wobei Energieträger von dem Reaktionsmaterial unter Wärmeaufnahme desorbiert und an die Brennstoffzellenanordnung (3) geleitet wird, und dass nach einer Halbzykluszeit in einem Umschaltvorgang die Strömungsverbindungen des Energieträgers und/oder des Kühlfluids umschaltbar bzw. umgeschaltet sind und anschließend in dem anderen Halbzyklus die jeweils anderen Reaktoren (16, 14) im Absorptionsbetrieb und im Desorptionsbetrieb betreibbar sind.Energy conversion arrangement (1) according to Claim 2 , characterized in that one of the reactors (14, 16) can be operated or operated in absorption mode in a half cycle, with energy carriers from the storage device (2) being guided or directed into the respective reactor (14, 16) for absorption, and the respective other reactor (16, 14) is arranged downstream of the thermally driven refrigeration machine (5) and can be operated or operated in a desorption mode, with the reversed thermochemical gas-solid reaction within the reaction system being able to generate or be cold for transferring to the cooling fluid. is generated, with energy carriers from the reaction material with absorption of heat is desorbed and passed to the fuel cell arrangement (3), and that after a half cycle time the flow connections of the energy source and / or the cooling fluid can be switched or switched over in a switching process and then the other reactors (16, 14) in absorption mode in the other half cycle and can be operated in desorption mode. Energiewandelanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilmittel zur Änderung der Strömungsrichtung des Kühlfluids in dem Kühlkreislauf (20) zeitversetzt umschaltbar bzw. umgeschaltet sind, wobei insbesondere zunächst Ventilmittel stromauf der Reaktoren (14, 16) und nach einer Umschaltzeit stromab angeordnete Ventilmittel umschaltbar bzw. umgeschaltet sind.Energy conversion arrangement (1) according to Claim 3 , characterized in that valve means for changing the direction of flow of the cooling fluid in the cooling circuit (20) can be switched or switched over with a time delay, in particular valve means upstream of the reactors (14, 16) and, after a switching time, valve means arranged downstream being switchable or switched over. Energiewandelanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Absorptionsbetrieb ein hoher Betriebsdruck und in dem Desorptionsbetrieb ein diesem gegenüber niedriger Betriebsdruck in dem bzw. den Reaktor/en (14, 16) einstellbar bzw. eingestellt ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the absorption mode a high operating pressure and in the desorption mode a lower operating pressure than this in the reactor (s) (14, 16) can be set or set. Energiewandelanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Betriebsdruck in dem/den Reaktor/en (14, 16) und/oder die Energieträger-Massenströme zu bzw. von dem/den Reaktor/en (14, 16) in Abhängigkeit von Randbedingungen, insbesondere zur Einhaltung einer erforderlichen Temperatur des Kühlfluids zum Eintritt in die thermisch getriebene Kältemaschine (4) und/oder einer erforderlichen thermischen Leistung, einstellbar bzw. eingestellt ist/sind.Energy conversion arrangement (1) according to Claim 5 , characterized in that the respective operating pressure in the reactor (s) (14, 16) and / or the energy carrier mass flows to or from the reactor (s) (14, 16) as a function of boundary conditions, in particular for compliance a required temperature of the cooling fluid for entry into the thermally driven refrigeration machine (4) and / or a required thermal power, is / are set. Energiewandelanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieträgerkreislauf (10) einen Bypassabschnitt umfasst, mittels dessen die Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom des Energieträgers umströmbar bzw. umströmt ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy carrier circuit (10) comprises a bypass section, by means of which the device for increasing the temperature (13) can at least temporarily have at least a partial flow of the energy carrier flowing around it. Energiewandelanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (20) einen Bypassabschnitt umfasst, mittels dessen die Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) und/oder die thermisch getriebene Kältemaschine (4) zumindest zeitweise zumindest von einem Teilstrom des Kühlfluids über einen Bypassabschnitt umströmbar bzw. umströmt ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit (20) comprises a bypass section, by means of which the device for increasing the temperature (13) and / or the thermally driven refrigeration machine (4) at least temporarily from at least a partial flow of the cooling fluid can be or flowed around via a bypass section. Energiewandelanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom des Kühlfluids derart steuerbar bzw. regelbar ist, dass eine Temperatur (T1) des Kühlfluids stromab der Brennstoffzellenanordnung (3) und stromauf der Einrichtung zur Temperaturerhöhung (13) zumindest im Wesentlichen konstant ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the mass flow of the cooling fluid can be controlled or regulated in such a way that a temperature (T1) of the cooling fluid downstream of the fuel cell assembly (3) and upstream of the device for temperature increase (13) at least in Is essentially constant. Energiewandelanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmaterial einen Feststoff aufweisend ein Metallhydrid, insbesondere eine Titan-Mangan-Legierung, umfasst und/oder dass der Energieträger durch Wasserstoff gebildet ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction material comprises a solid comprising a metal hydride, in particular a titanium-manganese alloy, and / or that the energy carrier is formed by hydrogen. Energiewandelanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (22) stromab der thermisch getriebenen Kältemaschine (4) sowie stromauf oder stromab des im Desorptionsbetrieb befindlichen Reaktors (16, 14) angeordnet ist.Energy conversion arrangement (1) according to one of the Claims 3 until 10 , characterized in that the cooling device (22) is arranged downstream of the thermally driven refrigeration machine (4) and upstream or downstream of the reactor (16, 14) which is in desorption mode. Verfahren zum Betreiben einer Energiewandelanordnung (1) zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrische Energie mittels einer Brennstoffzellenanordnung (3) aus einem gasförmigen Energieträger, insbesondere Wasserstoff, erzeugt wird, wobei Energieträger aus einer Speichereinrichtung (2) zur Speicherung des Energieträgers unter Hochdruck, mit einem Druckunterschied zu dem Arbeitsdruck der Brennstoffzellenanordnung (3), entnommen wird und über einen Energieträgerkreislauf (10) von der Speichereinrichtung (2) zu der Brennstoffzellenanordnung (3) geleitet wird, wobei die Brennstoffzellenanordnung (3) mittels innerhalb eines Kühlkreislaufs (20) mit einer Kühleinrichtung (22) geleiteten Kühlfluids gekühlt wird und wobei mittels einer thermisch getriebenen Kältemaschine (4) Kälte erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch getriebene Kältemaschine (4) mit dem Kühlkreislauf (20) in Strömungsverbindung steht und von dem Kühlfluid mit einem treibenden Wärmestrom versorgt wird.Method for operating an energy conversion arrangement (1) for converting chemical energy into electrical energy according to one of the preceding claims, in which electrical energy is generated from a gaseous energy carrier, in particular hydrogen, by means of a fuel cell arrangement (3), with energy carrier from a storage device (2) for storing the energy carrier under high pressure, with a pressure difference to the working pressure of the fuel cell arrangement (3), and is passed via an energy carrier circuit (10) from the storage device (2) to the fuel cell arrangement (3), the fuel cell arrangement (3) by means of is cooled within a cooling circuit (20) with a cooling device (22) conducted cooling fluid and wherein cold is generated by means of a thermally driven refrigeration machine (4), characterized in that the thermally driven refrigeration machine (4) is in flow connection with the cooling circuit (20) and is supplied with a driving heat flow by the cooling fluid.
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